DE3010855C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schwärzen von Stahlbauteilen, insbesondere für Elektronenstrahlröhren. Beispiele für derartige Stahlbauteile sind Lochmasken und Lochmaskenrahmen für Farbbildröhren.

Es ist aus VALVO Berichte XVIII, 1/2 (1974) 84-87 bekannt, daß die Lochmaske von Farbbildröhren durch auftreffende Elektronen erwärmt wird. Mit dieser Erwärmung geht oftmals eine unerwünschte spontane örtliche Ausdehnung der Loch­ maske einher. Dies führt zu Farbverfälschungen, da die Elektronenstrahlen nicht mehr auf den ihnen zugeordneten Leuchtstoffelementen auftreffen. Infolgedessen wird allgemein angestrebt, die Temperatur der Maske möglichst niedrig und räumlich konstant zu halten.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, die Oberfläche der Lochmaske möglichst kühl zu halten. Nach VALVO Berichte a. a. O. schwärzt man die Maske durch Oxidation ihrer Oberfläche in einem Oxidationsofen, wobei ein schwarzes Eisenoxid an ihrer Oberfläche ausgebildet wird. Durch diese Schwärzung soll eine wirksame Abstrahlung der durch Elektronenbeschuß erzeugten Wärme bewerkstelligt werden. Die Nachteile dieser Verfahrens­ weise bestehen im folgenden: Einerseits hängt das thermische Emissionsvermögen solcher Schwarzschichten von der Zusammen­ setzung des jeweils gebildeten Eisenoxids ab, welches unter verschiedenen Bedingungen auch braun werden kann; andererseits neigt Eisenoxid dazu, im Vakuum unter Aufheizung durch Elek­ tronenbeschuß zu zerfallen. Beide Effekte führen zu einer Abnahme des thermischen Emissionsvermögens. Hinzu kommt, daß Eisenoxidschichten die Elektronen und deren Energie aufnehmen und sich dadurch erwärmen.

Um schwärzere und gleichzeitig wärmebeständigere Beschich­ tungen auf der Maskenoberfläche anzubringen, ist es aus der DE-AS 24 23 732 bekannt, ein stromloses Bad zu verwenden, das Nickel- oder Kobaltverbindungen enthält. Die dabei gebil­ dete Schicht wird einer starken Oxidationssäure ausgesetzt und dann in der Luft bei etwa 450°C eingebrannt. Ein Nachteil der nach diesem Verfahren hergestellten Schichten besteht darin, daß sie ebenfalls die Elektronen und deren Energie aufnehmen. Außerdem enthalten die bekannten Bäder Substanzen, die als gesundheitsschädlich oder gar kanzerogen bekannt sind.

Aus der US-PS 35 62 518 ist auch eine Maskenbeschichtung mit Wismut bekannt, um den Durchgang von Röntgenstrahlen durch das Frontglas der Farbbildröhre zu verringern. Eine Schwärzung der Wismutschicht ist dabei nicht vorgesehen; es wird auch nicht erwähnt, auf welche Weise das Wismut auf die Lochmaske aufge­ bracht wird. Gemäß Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Aufl., 18. Band (München-Berlin-Wien 1967) S. 640 lassen sich Überzüge aus Wismut auf metallischen Gegenständen elektrolytisch und durch Aufdampfen aufbringen. Diese Verfahren haben aber ver­ schiedene Nachteile. So sind Aufdampfprozesse technisch aufwen­ dig und erfordern hohe Investitionen und die Elektrolyse ist energie-intensiv und umweltbelastend.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein alternatives Verfahren anzugeben, nach dem Stahlbauteile geschwärzt werden können, ohne dabei die Nachteile der bislang bekannten Verfahren hin­ nehmen zu müssen. Insbesondere soll ein hohes thermisches Emissionsvermögen der Oberfläche der Lochmaske im gesamten Infrarotwellenlängenbereich von 1 bis 30 µm und gleichzeitig eine hohe Elektronenenergierückstreuung erzielt werden. Weiter­ hin soll das Verfahren bei einfacher Prozeßführung zu reprodu­ zierbaren Ergebnissen führen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Stahlbauteile durch stromloses Beschichten in einer Wismutsalzdispersion oder Wismutsalzlösung eine festhaf­ tende Wismutschicht aufgebracht wird und die derart beschich­ teten Stahlbauteile in einer oxidierenden Atmosphäre, z. B. in Luft, auf Temperaturen zwischen 350 und 650°C solange erhitzt werden, bis sich auf der Oberfläche der wismutbeschichteten Teile eine schwarze Schicht ausbildet.

Die stromlose Beschichtung wird vorzugsweise in einem sauren Medium unter Zugabe eines tensidischen Mittels vorgenommen.

Beispiele für saure Medien sind verdünnte Schwefelsäure, Weinsäurelösung und Oxalsäurelösung, insbesondere in Wasser.

Beispiele für tensidische Mittel sind handelsübliche Geschirr­ spülmittel, insbesondere solche, die Alkylpolyglykoläther­ sulfate und Alkylbenzolsulfonate neben nichtionogenen Tensiden enthalten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert:

Ein Bad erhält man durch Verrühren von 3 g Wismutoxinitrat und 10 g Weinsäure in einem Liter Wasser. Anschließend wird unter weiterem Rühren 1 g eines handelsüblichen Geschirrspül­ mittels zugemischt. Gereinigte und entfettete Stahlbauteile werden in diese Flüssigkeit eingetaucht. Nach etwa 15 Minuten hat sich auf der Oberfläche der Stahlbauteile eine festhaftende Wismutschicht abgeschieden. Durch Erwärmen und Bewegen der Flüssigkeit kann die Abscheidungsgeschwindigkeit des Wismuts erhöht werden. Nach dem Spülen mit Wasser und Trocknen werden die beschichteten Teile 1 Stunde bei 460°C an Luft erhitzt.

Diese Behandlung erzeugt eine homogene, festhaftende Schwärzung der Oberfläche, die ein sehr hohes Emissions­ vermögen im Infrarotwellenlängenbereich von 1 bis 30 µm aufweist, stabil gegenüber Elektronenbeschuß bis 50 kV im Vakuum ist auf Grund der großen Ordnungszahl des Wismuts (Z=83) ein extrem hohes Elektronenenergie­ rückstreuvermögen hat. Gegenüber herkömmlichen Eisenoxid­ schichten gewinnt man mit entsprechend präparierten Wismut­ schwarzschichten rund 20% an thermischen Emissionsvermögen (3<λ<30 µm) und eine um etwa 30% erhöhte Elektronen­ energierückstreuung bei 25 kV Beschleunigungsspannung.

Claims (2)

1. Verfahren zum Schwärzen von Stahlbauteilen, insbesondere für Elektronenstrahlröhren, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stahlbauteile durch stromloses Beschichten in einer Wismutsalzdispersion oder Wismutsalzlösung eine festhaftende Wismutschicht aufge­ bracht wird und die derart beschichteten Stahlbauteile in einer oxidierenden Atmosphäre auf Temperaturen zwischen 350 und 650°C erhitzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromlose Beschichtung in einem sauren Medium unter Zugabe eines tensidischen Mittels vorgenommen wird.